Os cientistas ganham a melhor compreensão de como o esticão repetitivo das pilhas endothelial que alinham artérias pode as fazer saudáveis e resistentes às doenças vasculares

Os pesquisadores do UCSD esticaram pilhas em uma câmara do exercício o tamanho de um cartão de crédito para ganhar uma compreensão melhor de como o esticão repetitivo das pilhas endothelial que alinham artérias pode as fazer saudáveis e resistentes às doenças vasculares.

Os pesquisadores da tecnologia biológica na escola do Jacobs do UCSD da engenharia relatarão na introdução do 1º de novembro das continuações da Academia Nacional das Ciências (PNAS) que as pilhas endothelial arteriais sujeitadas ao esticão repetido (10 por cento de seu comprimento, de 60 vezes pela acta) produziram disposições intracelulares de “de fibras esforço paralelas” em algumas horas.

Os testes foram executados nas pilhas endothelial que alinham a aorta de uma vaca, mas as pilhas endothelial da aorta humana são esperadas reagir similarmente. As fibras de esforço foram feitas do actínio, uma proteína fibrosa que fosse peça da maquinaria que dá a músculo sua capacidade para contratar. O actínio igualmente dá a virtualmente todas as pilhas sua capacidade para fazer um “cytoskeleton interno.” As fibras de esforço de pilhas endothelial nas artérias estão paralelas alinhado à linha central longa de vasos sanguíneos, e este alinhamento é perpendicular ao sentido do esticão rítmico causado de cor batendo. Tal orientação de fibras de esforço é uma indicação de vasos sanguíneos saudáveis, mas os cientistas compreendem actualmente poucos dos factores responsáveis para gerar essa configuração.

Os elásticos e a maioria outros de materiais flexíveis reagem ao esticão formando os enrugamentos do esforço paralelos ao sentido em que estão sendo puxados. Contudo, as pilhas endothelial da aorta bovina saudável não se comportaram que a maneira nos testes executou no laboratório de Shu Chien, um co-autor do papel de PNAS e um professor da tecnologia biológica e a medicina e director do instituto de Whitaker da engenharia biomedicável no UCSD. Quando Chien e seus colaboradores esticaram as pilhas para a frente e para trás ao longo de uma linha central nas câmaras diminutas do exercício, as pilhas formaram as fibras de esforço perpendiculares ao sentido de estiramento. “Esta orientação de fibras do actínio pode ser pensada de como um controle de feedback em que os esforços externos impor na pilha são sentidos internamente a um grau muito reduzido,” disse Chien.

companheiro Cargo-doutoral Roland Kaunas, agora um professor adjunto da engenharia biomedicável na universidade de Texas A&M, com a ajuda do assistente de laboratório Phu do UCSD Nguyen, encontrado que as pilhas unstretched ou as pilhas que foram esticadas somente 1 por cento de seu comprimento contiveram fibras do actínio sem a orientação direccional. Contudo, como aumentaram o esticão rítmico de 3 por cento de um comprimento de pilha a 10 por cento, as fibras do estiramento transformaram-se perpendicular cada vez mais orientada ao sentido de esticão.

Em encontrar o mais significativo no artigo de PNAS, que foi feito o 24 de outubro acessível em linha, o grupo de Chien relatou que quando uma proteína intracelular chamada Ró foi inibida quimicamente, as fibras de esforço cresceram no sentido “errado”; cresceram paralelos um pouco do que a perpendicular ao sentido do esticão da pilha. Sem ró, as pilhas perderam sua capacidade para orientar correctamente fibras de esforço. O “ró é uma molécula muito importante,” disse Chien. “Trabalha em resposta, e de acordo com, ao esticão físico para gerar o alinhamento saudável de fibras de esforço.” Certamente, quando o grupo de Chien usou uma técnica genética para aumentar a actividade do ró, aquelas pilhas cresceram fibras de esforço no sentido saudável em um ponto inicial mais baixo do esticão.

“Até aqui, não se mostrou que há uma equivalência e uma cooperação entre os estímulos mecânicos e bioquímicos para regular a orientação apropriada destas fibras de esforço,” disse Kaunas. “Certamente, nós encontramos que as fibras de esforço orientaram em tal maneira de controlar não demasiado pouco e não seu nível de esforço - demasiado.”

Chien e Kaunas colaboraram com o cientista Shunichi Usami da pesquisa do UCSD, que contribuiu ao projecto das câmaras diminutas do exercício. As membranas da borracha de silicone dentro das câmaras foram revestidas com uma proteína que permitisse que as pilhas endothelial aderissem às membranas de um modo similares a como anexam a tecido subjacente do vaso sanguíneo no corpo. Os pesquisadores isolaram pilhas endothelial da aorta bovina, cresceram as pilhas em umas garrafas de cultura, e semearam-nas nas membranas do silicone. Depois que as pilhas cresceram em camadas confluentes, a pistão-como o “indenter” foi programado para introduzir repetidamente no lado de baixo das membranas e para retrair. O movimento de 60 ciclo-por-actas do indenter simulou os movimentos de esticão de um vaso sanguíneo em resposta à pressão sanguínea dequeda produzida de cor batendo.

Os pesquisadores igualmente demonstraram que a inibição de ró ou de uma proteína relacionada chamou Ró que a quinase conduziu à perda do alinhamento saudável de fibras de esforço assim como de alinhamento dos locais da adesão onde aquelas fibras de esforço anexariam à membrana de pilha. Estes resultados novos mostram claramente que o ró e os esforços físicos cooperam para produzir alinhamentos saudáveis de fibras de esforço,” disseram Chien. “Nós precisamos de compreender como as pilhas podem detectar a força mecânica e conseguir este efeito benéfico com a activação do ró, e nós igualmente precisamos de identificar outras proteínas que podem ser envolvidas neste mecanismo de controle do feedback.”